準静空洞共振技術は部屋スケールの大電力・高効率な無線給電を実現したが、結合モード理論でしか解析できなかったため、アプリケーションの要請に基づいた設計や周辺システムの設計が難しかった。本研究では電気電子工学で広く用いられる回路理論に基づいて準静空洞共振技術の解析を行い、システム性能や給電効率を決定する要因を明らかにした。システムの幾何学的特性と近似構造から閉形式の回路モデルを導出し、部屋スケールの準静空洞共振器を用いて実験的に検証した。

Quasistatic cavity resonators recently demonstrated safe wireless power transfer at room-scale sizes at significant power levels, but previous work investigated this concept using coupled mode theory, lacking utility from the engineering perspective. This work presents a circuit model analysis of quasi-static cavity resonance-based wireless power transfer systems, which creates a critical conceptual bridge to the electrical engineering community and reveals factors that dominate the system performance and power transfer efficiency. A closed-form circuit model is derived from the geometrical properties of the system by analyzing the field distribution of a cylindrical cavity structure and is experimentally validated using a room-scale quasi-static cavity resonator.

Takuya Sasatani, Matthew J. Chabalko, Yoshihiro Kawahara, Alanson P. Sample

Contact: sasatani@akg.t.u-tokyo.ac.jp